[發明專利]一種適用于輸電線路故障預警診斷終端的高速采樣電路

在審

• 申請號: 202110995137.5
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113917277A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 鄧慶;周華良;夏雨;馬凡凡;丁瑋;姚吉文;王海全
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52;G01R15/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張歡歡

本發明公開了一種適用于輸電線路故障預警診斷終端的高速采樣電路，兩套羅氏線圈都擁有各自獨立的后級信號處理及采集電路，一路為隱患電流采樣單元實現毫安級至十安級的電流采樣單元，該采樣單元包括隱患電流羅氏線圈、隱患電流積分電路和隱患電流差分采樣電路；一路為行波電流采樣單元實現十安級至千安級的電流采樣，該采樣單元包括行波電流羅氏線圈、行波電流積分電路和行波電流差分采樣電路。本發明的兩路采樣單元，實現對電流的覆蓋毫安級至千安級寬幅值范圍、十赫茲級至兆赫茲級寬頻帶范圍的高精度、百兆級采樣速率的測量。

技術領域

本發明屬于電力系統測量控制技術領域，特別是屬于電力系統一次設備狀態監測領域，具體涉及一種適用于輸電線路故障預警診斷終端的高速采樣電路。

背景技術

在電網中的暫態電流包含了大量的故障電流信息，這些故障電流信息覆蓋的幅值和頻帶范圍極其寬廣。如在高壓輸電線狀態監測領域，當線路因為有故障隱患而尚未發生擊穿故障時，如鳥糞污穢、樹障閃絡等現象，此時線路上會有幾十毫安、上兆赫茲的高頻小信號隱患放電電流。此時工作人員需要對上述隱患進行定位處理，避免對輸電線路造成進一步大的危害；當線路發生擊穿性短路故障時，如異物搭接在線路上，相間線路風偏短路等，造成的故障電流的幅值范圍大到數千安培，頻帶范圍覆蓋幾十赫茲到幾千赫茲。此時工作人員需要對故障點進行定位處理，快速切除故障恢復供電。上述兩種特殊的應用場景，對監測設備的測量幅值范圍、頻率帶寬、采樣速率、測量準確度等性能指標提出了較高要求；具有合適的毫安級到千安級幅值測量范圍，能夠覆蓋從十赫茲到兆赫茲高頻信號的寬頻帶高速高精度檢測設備會較完整的復現隱患、故障電流波形，重現故障發展中電流變化的過程，對輸電線路的隱患預防和故障診斷具有重要意義。不僅有助于及時修復故障線路，而且能大量節省巡線的人力和物力，確保整個電網的安全穩定運行，具有巨大的社會和經濟效益。

基于架空線安裝的輸電線路故障預警診斷終端，在輸電線路導線上沿線安裝若干終端裝置，利用雙羅氏線圈、雙積分調理電路、雙百兆差分采樣電路及具有FPGA核的SoC芯片采集檢測隱患電流及故障電流信號。

在電力系統測量控制等一些應用領域對電流進行采樣電流傳感器一般采用傳統的電磁式CT。然而，傳統電磁式CT由于存在大電流飽和等問題，頻率特性較差，不利于高頻寬幅電流的檢測。

在輸電線導線狀態監測領域，部分產品已經使用羅氏線圈檢測大電流短路故障信號，但是對于毫安級的高頻隱患電流尚未有有效方法檢測。

此外，傳統電力系統測量控制裝置多采用低采樣速率、低截止頻率的ADC作為采集系統的核心模數轉換器件,該采樣方法無法實時高精度采集并還原高頻隱患和故障電流信號，無法為后續的故障類型識別及診斷、定位提供有力支撐。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供了一種適用于輸電線路故障預警診斷終端的高速采樣電路，解決無法對輸電線中寬幅值、寬頻帶的電流信號進行高速采集測量及錄波的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種適用于輸電線路故障預警診斷終端的高速采樣電路，包括隱患電流采樣單元、行波電流采樣單元以及控制單元；

所述隱患電流采樣單元包括隱患電流羅氏線圈、隱患電流積分電路和隱患電流差分采樣電路；所述隱患電流羅氏線圈采集隱患電流信號轉變為電壓信號后輸入隱患電流積分電路，所述隱患電流積分電路對電壓信號進行積分、濾波、放大處理后輸入隱患電流差分采樣電路，所述隱患電流差分采樣電路將輸入信號轉為隱患電流差分信號輸出；

所述行波電流采樣單元包括行波電流羅氏線圈、行波電流積分電路和行波電流差分采樣電路；所述行波電流羅氏線圈采集行波電流信號轉變為電壓信號后輸入行波電流積分電路，所述行波電流積分電路對電壓信號進行積分、濾波、放大處理后輸入隱患電流差分采樣電路，所述行波電流差分采樣電路將輸入信號轉為行波電流差分信號輸出；